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Cours de Projet de Pont
Actions du vent
cours de projet de pont - actions
1
NF EN 1991 Eurocode 1
Actions sur les
structures
Partie 1-4 :
Actions du vent
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2
SOMMAIRE
Avant-propos
Section 1 – Généralités
Section 2 – Situations de calcul
Section 3 – Modélisation des actions du vent
Section 4 – Vitesse et pression aérodynamique
Section 5 – Actions du vent
Section 6 – Coefficient structural cscd
Section 7 – Coefficients de pression et de force
Section 8 – Actions du vent sur les ponts
Annexe A (I) – Effets du terrain
Annexe B (I) – Procédure 1 de détermination du coefficient
structural cscd
Annexe C (I) – Procédure 2 de détermination du coefficient
structural cscd
Annexe D (I) – Valeurs cscd pour les différents types de structures
Annexe E (I) - Détachedment tourbillonnaire et instabilités
aéroélastiques
Annexe F (I) - Caractéristiques dynamiques des structures
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Vent et pression dynamique
1 2 1
2
qb  vb   (cdir .cseason .vb , 0 )
2
2
Réduction pour
direction de vent
peu fréquente
vb , 0
Réduction
pour
construction
temporaire
Vitesse de
base
Vitesse moyenne, à 10 m au dessus du sol, en rase campagne ;
période de retour 50 ans – Carte nationale
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Carte de la valeur de
base de la vitesse de
référence en France
métropolitaine
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Le vent est caractérisé par une partie dite de vent moyen et d’une partie
fluctuante
Dite vent turbulent:
V(t)= Vm + Vt(t)
L’EC utilise des bases de données d’essai pour réduire cette écriture à une
formulation condensée V(t)max= Vm multiplié par un coefficient intégrant
l’exposition (fonction de la hauteur)
Ainsi l’écriture réelle dans la quelle apparaissent les coefficients
aérodynamiques (trainée, portance) est condensée sous une forme voisine:
Fwx=1/2 ρ vb² c Aref,x où c= ce cf,x et si on revient à l’écriture conventionnelle
de la pression dynamique (vm + vent turbulent)
qp= Fwx /Aref,x = ½ ρ Cx Um²+ ½ ρ C (ut²+ 2 ut Um)
Les effets de turbulence dépendent de l’échelle de l’ouvrage dans le site.
L’approche de l’EC est statistiquement valable car il fournit une approche
probable mais qui ne donne pas forcément des résultats correspondant à
l’effet maximal. Des annexes permettent la prise en compte de phénomènes
pouvant apparaître: galop(couplage flexion torsion), tourbillon de Karman
(alternance de pression et dépression latérales)…..
Des essais peuvent donc être nécessaires afin de vérifier certains
comportements de la structure: non linéarité éventuelle, problème de stabilité
de forme.
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De la vitesse moyenne de base à la pression de pointe à la cote z
Vitesse moyenne
de référence (10m)
Sol de cat II
Pression de pointe
à la cote z

1
q p ( z )  ce ( z ) vm2 ( z ) 

2
vb
Coefficient d’exposition
 7k k 
2
ce ( z )  cr ( z ) 1  l r 
 cr ( z ) 
Vitesse moyenne
à la cote z
kl = Coefficient de
turbulence (=1,0)
Paramètre de rugosité
vm ( z )  cr ( z )vb
z0
Coefficient de rugosité
 z 
kr  0,19 0 
 z0, II 
z
cr ( z )  kr Ln 
 z0 
cours
zmin dez projet
zmax de pont - actions
0 , 07
7
Catégories de rugosité
de terrains
(EN 1991-1-4, Annexe A)
Catégorie 0 :
Mer, côte en
bordure de mer
ouverte
Catégorie I :
Bord de lacs,
zones sans
obstacles avec
une végétation
négligeable
Catégorie II :
Zones avec une
végétation
basse et des
obstacles isolés
(arbres,
bâtiments)
espacés d ’au
moins 50 fois
Catégorie
III :
leur
hauteur
Zones
avec un
couvert régulier
de végétation ou
de bâtiments ou
d’obstacles
isolés espacés
d’au plus 20 fois
leur hauteur
(villages,
Catégorieforêt
IV :
permanente)
Zones dont au
moins 15% de la
surface est
construite, avec
des bâtiments
dont la hauteur
moyenne
dépasse 15
mètres
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Rugosité 0 (mer)
et IV (ville)
Rugosité IIIa
(campagne avec
haies)
Rugosité II
(aéroport)
Rugosité IIIb
(bocage dense)
Rugosité II (rase
campagne)
Rugosité IIIb
(zone
industrielle)
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Rugosité IV (forêt)
Rugosité IV (ville - b)
Rugosité IV (ville - a)
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Annexe
nationale
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Catégorie
de terrain
0
z0 (m)
zmin (m)
0,003
1
I
0,01
1
II
0,05
2
III
0,3
5
IV
1,0
10
zmax = 200 m
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catégories de terrain
IV
III
II
I
0
100
90
80
70
60
z en mètres
hauteur
au-dessus
du sol
50
40
30
20
10
1
1.25
1.5
1.75
2
2.25
2.5
2.75
3
3.25
3.5
3.75
4
4.25
4.5
ce(z) coefficient d’exposition
(sans effet d’orographie)
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Annexe
nationale
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Actions du vent turbulent
Pressions aérodynamiques sur les parois
we  q p ( ze ).c pe
Pression
extérieure
qp=ce(z)qb
Pression
dynamique de
pointe (à la
cote de
référence ze
et
wi  q p ( zi ).c pi
Coefficient
de pression
ou de force
Pression
intérieure
(Chap. 7 et 8)
Aire de
référence
Fw  q p ( ze ).c f . Aref .(cs cd )
Coefficien
t
structural
Forces aérodynamiques
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Pression dynamique de pointe à
la cote z
Pression dynamique de base
qp 
1 2
v b
2
  1,25 kg / m 3

1 2
q p ( z )  c e ( z ) v m ( z ) 
2

ce(z) coefficient d’exposition
 7k l k r 
c e ( z )  c r ( z )1 

c
z
(
)
r


2
Forces
aérodynamiques
Fw , x  µAref , x
Aire de
référence
µ  c s cd  c f , x  q p ( ze )
Coefficient
structural
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Coefficient
de force
16
¨
Champ d’application pour les ponts
• Ponts dont la portée déterminante est inférieure à 200 m (sous
réserve de stabilité aérodynamique)
• Tabliers uniques de hauteur constante et de section « classique »
• Ne sont pas (totalement ou partiellement) couverts :
• les vibrations de torsion,
• les vibrations des tabliers dues à la turbulence transversale du
vent
• les ponts à câbles, les ponts en arc, les ponts avec toiture, les
ponts mobiles, etc.
• les vibrations excitant d’autres modes que le mode fondamental.
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Exemples de
sections
couvertes par
l’Eurocode
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18
¨
Actions du vent
1. Actions directes du vent turbulent : (vent de référence)
•
pressions et forces aérodynamiques de « pointe » :
traitées par l’EN
•
effets dynamiques (excitation des modes propres) :
traités à l’annexe E informative, pour le mode fondamental
parallèle au vent
2. Effets des tourbillons alternés : (vitesse critique)
•
traités à l’annexe E informative (E.1)
3. Effets des forces aéroélastiques : (vitesse critique)
•
traités à l’annexe E informative (E.2 pour le « galop »
classique, E.3 pour le galop d’interférence, E.4 pour la
divergence et le flottement)
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Simplifications recommandées dans le cas des ponts
Référentiel du tablier
Altitude de référence
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Hauteurs à prendre en compte pour Aref,x
Dispositif de retenue Sur un côté
Garde-corps ajouré ou
barrière de sécurité
ajourée
Garde-corps plein ou
barrière de sécurité
pleine
Garde-corps ajouré et
barrière de sécurité
ajourée
d + 0,3 m
Sur deux
côtés
d + 0,6 m
d + d1
d + 2d1
d + 0,6 m
d + 1,2 m
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Dans les cas courants cdircsaison = c0(z) = 1
FWk , x  µ x Aref , x
1
µ x  c f , x ce ( ze )  v m2 ( ze )
2
c f , x  1,30 ou
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Méthode simplifiée
FWx
1 2
 v b CAref , x
2
Valeurs de C
b/dtot
ze  20 m
ze = 50 m
 0,5
5,7
7,1
 4,0
3,1
3,8
La méthode simplifiée correspond aux hypothèses suivantes :
•Terrain de catégorie 2
* cf,x calculé selon graphique
* c0 = 1 (coefficient d’orographie)
* kI = 1 (facteur de turbulence)
•Interpolation admise pour valeurs intermédiaires
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FWk , y  kFWk , x
k  0,2 (voiles ) ou 0,5 ( treillis )
FWk , z  µz Aref , z
1 2
µz  c f , z ce ( ze )  v m ( ze )
2
Valeurs
recommandées :
Cf,z = ± 0,9
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